(57)【要約】  本発明の一部の具現例によれば、アノードの多孔度を変化させる方法が提供される。アノードは、ニッケル酸化物、ドープされたセリア及び安定化したジルコニアを含む組成物で形成され、ここで、ニッケル酸化物の重量％は、２５％より大きい。アノードは、単一又は多重層を含んでいてもよく、ガドリニアドープされたセリア（ＧＤＣ）、サマリアドープされたセリア（ＳＤＣ）又はランタニアドープされたセリア（ＬＤＣ）のうち少なくとも１つ；及びイットリア安定化したジルコニア（ＹＳＺ）又はスカンジア安定化したジルコニア（ＳｃＳＺ）のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。アノードは、多重層を含んでいてもよい。それぞれの層は、一般式ＮｉＯｘ−（ドープされたセリア）ｙを有する組成物を含んでいてもよく、ここでｘ及びｙは、前記組成物の重量％であって、２５＜ｘ＜１００及び２５＜ｙ＜１００であり、それぞれの連続した層は、先行する層より多くのニッケルを含む。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードの多孔度を変化させる方法であって、
ニッケル酸化物を含むアノードを有する燃料電池において、ニッケル酸化物、ドープされたセリア、及び安定化したジルコニアを含む組成物から前記アノードを形成することにより、前記アノードの多孔度を変化させることを含んでなり、
このとき、前記ニッケル酸化物の重量％が２５％を超えるものとする、方法。
【請求項２】
ガドリニアドープされたセリア（ＧＤＣ）、サマリアドープされたセリア（ＳＤＣ）、又はランタニアドープされたセリア（ＬＤＣ）のうち少なくとも１つ；及びイットリア安定化したジルコニア（ＹＳＺ）又はスカンジア安定化したジルコニア（ＳｃＳＺ）のうち少なくとも１つを含む単一層組成物から前記アノードを形成することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＧＤＣを含む組成物から前記アノードを形成することを含んでなる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が前記アノードを多層アノードとして形成することを含んでなり、
このとき、前記１つ以上の層の組成物がＧＤＣ、ＳＤＣ又はＬＤＣのうち少なくとも１つ；及びＹＳＺ又はＳｃＳＺのうち少なくとも１つを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ＧＤＣを含む組成物から前記１つ以上の層を形成することを含んでなる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記方法がニッケル酸化物、ドープされたセリア、及び安定化したジルコニアを含む組成物から前記アノードを３つの層で形成することを含んでなり、
このとき、第１層と第３層との間に配置された第２層内のニッケル酸化物の重量％が第１層内のニッケル酸化物の重量％より多く、第３層内のニッケル酸化物の重量％より小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
燃料電池であって、
アノード、カソード、及び前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質とを備えてなり、
前記アノードが下記の一般式を有する組成物を含んでなる、燃料電池。
ＮｉＯｘ−（ドープされたセリア）ｙ−（安定化したジルコニア）ｚ
〔前記式において、
ｘ、ｙ及びｚは、前記組成物の重量％であって、
２５＜ｘ＜１００であり；
２５＜ｙ＜１００であり；
０＜ｚ＝１−ｘ−ｙである。〕
【請求項８】
前記アノードがＧＤＣ、ＳＤＣ又はＬＤＣのうち少なくとも１つ；及びＹＳＺ又はＳｃＳＺのうち少なくとも１つを含んでなる、請求項７に記載の燃料電池。
【請求項９】
前記アノードがＧＤＣ及びＳｃＳＺを含み、ｘ＝６５である、請求項８に記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記アノードがｙ＝３１．５である組成物を含んでなる、請求項９に記載の燃料電池。
【請求項１１】
燃料電池であって、
アノード、カソード、及び前記アノードと前記カソードとの間に配置された電質とを備えてなり、
前記アノードが第２層と前記電解質との間に配置された第１層を備えてなり、
前記第１層が下記の一般式を有する組成物を含んでなり；
ＮｉＯｘ−（ドープされたセリア）ｙ
〔前記式において、
ｘ及びｙは、前記組成物の重量％であって；
２５＜ｘ＜１００であり；
２５＜ｙ＜１００である。〕、
前記第２層が下記の一般式を有する組成物を含んでなる、燃料電池。
ＮｉＯｘ−（ドープされたセリア）ｙ−（安定化したジルコニア）ｚ
〔前記式において、
ｘ、ｙ及びｚは、前記組成物の重量％であって；
２５＜ｘ＜１００であり；
２５＜ｙ＜１００であり；
０＜ｚ＝１−ｘ−ｙである。〕
【請求項１２】
前記アノードの前記第１層内のドープされたセリアがＧＤＣを含んでなる、請求項１１に記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記アノードの第２層内のドープされたセリアがＧＤＣを含み、前記アノードの第２層内の安定化したジルコニアがＹＳＺ又はＳｃＳＺを含んでなる、請求項１２に記載の燃料電池。
【請求項１４】
燃料電池であって、
アノード、カソード、及び前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質を備えてなるものであり、このとき、
前記アノードが第１層、第２層及び第３層を備えてなり、
前記第１層が前記第２層と前記電解質との間に配置され、
前記第２層が前記第１層と前記第３層との間に配置されて、
前記第１層が下記の一般式を有する組成物を含んでなり；
ＮｉＯｘ１−（ドープされたセリア）ｙ−（安定化したジルコニア）ｚ
〔前記式において、
ｘ１、ｙ及びｚは、前記組成物の重量％であって；
２５＜ｘ１＜１００であり；
２５＜ｙ＜１００であり；
０＜ｚ＝１− ｘ−ｙである。〕、
前記第２層が下記の一般式を有する組成物を含んでなり；
ＮｉＯｘ２−（ドープされたセリア）ｙ−（安定化したジルコニア）ｚ
〔前記式において、
ｘ２、ｙ及びｚは、前記組成物の重量％であって、
ｘ１＜ｘ２であり；
２５＜ｘ２＜１００であり；
２５＜ｙ＜１００であり；
０＜ｚ＝１−ｘ−ｙである。〕、
前記第３層が下記の一般式を有する組成物を含んでなる、燃料電池。
ＮｉＯｘ３−（ドープされたセリア）ｙ−（安定化したジルコニア）ｚ
〔前記式において、
ｘ３、ｙ及びｚは、前記組成物の重量％であって；
ｘ２＜ｘ３であり；
２５＜ｘ３＜１００であり；
２５＜ｙ＜１００であり；
０＜ｚ＝１−ｘ−ｙである。〕
【請求項１５】
前記第１層、前記第２層及び前記第３層内のドープされたセリアがＧＤＣを含んでなる、請求項１４に記載の燃料電池。
【請求項１６】
前記第１層、前記第２層及び前記第３層内の安定化したジルコニアがＹＳＺ又はＳｃＳＺを含んでなる、請求項１５に記載の燃料電池。
【請求項１７】
前記第１層、前記第２層及び前記第３層内の安定化したジルコニアがＹＳＺ又はＳｃＳＺを含んでなる、請求項１４に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー庁の授与した補助協約第ＤＥ−ＦＥ００１２０７７号に基づく政府の支援により行われた。政府は、本発明に対する特定の権利を有している。
【０００２】
技術分野
本発明は、通常、燃料電池に関する。より具体的には、本発明は、燃料電池のための酸化還元耐性アノード組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
燃料電池は、燃料（例えば、水素）が高温で酸化剤（例えば、酸素）と反応して電気を発生させる電気化学的システムである。燃料電池の一類型は、固体酸化物燃料電池である。固体酸化物燃料電池の基本的な構成要素は、アノード、カソード、電解質及び個個の電池間の電気的接続を提供する相互連結部を含んでいてもよい。アノードは、ニッケル及びジルコニア（例えば、イットリア安定化したジルコニア（ＹＳＺ））又はニッケル及びセリア（例えば、ガドリニアドープされたセリア（ＧＤＣ））を含む混合したサーメット（ｃｅｒｍｅｔ）であってもよい。しかし、高いｐＯ２が燃料電池のアノード側に導入される場合、ニッケルは、酸化しやすい。ニッケルの酸化は、ＮｉＯを生成させて、アノードの構成要素で体積の変化を引き起こし、これにより、好ましくない応力が燃料電池の構成要素へ導入し得る。結局、このような応力は、電池のマイクロ構造に損傷を与え、燃料電池の性能を低下し得る。最悪の場合、燃料電池が破損し、燃料電池システムの破局故障をもたらし得る。
【０００４】
ニッケルの酸化によって引き起こされる損傷は、電池のデザインによる。アノード支持型燃料電池システムにおいて、ただ１つの酸化還元サイクルが燃料電池を損傷し得る。不活性支持体に付着した薄層を用いる直列−分節型（ｓｅｇｍｅｎｔ−ｉｎ−ｓｅｒｉｅｓ）又は平面内直列型（ｉｎ−ｐｌａｎｅ  ｓｅｒｉｅｓ）燃料電池のような他のデザインは、体積の変化に応じて引き起こされる応力に少なく敏感であるものの、このようなデザインは、繰り返す酸化還元サイクル後、依然として燃料電池性能の低下及び最終故障をもたらす。
【０００５】
多くの燃料電池システムは、ニッケルの酸化を防止するためのアノード保護システムを含む。しかし、このようなシステムは、燃料電池システムの製造、設置及び作動に費用と複雑性をさらに要する。また、このようなシステムは、燃料電池の作動中に燃料システムが故障した場合、アノードの酸化に対する不適切な保護を提供することができる。
【０００６】
ニッケルの酸化の潜在的かつ破局的な結果を防止するか除去するため、より大きい酸化還元耐性を有するアノードが依然として必要である。
【発明の概要】
【０００７】
改善した酸化還元耐性を示す固体酸化物燃料電池のような燃料電池のアノードのための例示的な組成物が本願に記載されている。一部の具現例によれば、アノードの多孔度は、アノードを構成する物質の意図した選択によって制御される。アノードは、単一又は多層デザインであってもよく、ここで各層は、１つ以上の他層の組成と異なる組成物を含んでいてもよい。アノード又はアノード層の特定の組成物は、電子伝導性、多孔性、又は設計された機能を行うために、その層に必要な他の特性の均衡を合わせるために選択することができる。前記物質は、粉末状であってもよく、塑性の前に共に混合されてもよい。
【０００８】
本発明の一部の具現例によれば、アノードの多孔度を変化させる方法が提示される。アノードは、ニッケル酸化物、ドープされたセリア及び安定化したジルコニアを含む組成物で形成され、ここで、ニッケル酸化物の重量％は、２５％より大きい。アノードは、単一又は多重層を含んでいてもよく、ガドリニアドープされたセリア（ＧＤＣ）、サマリアドープされたセリア（ＳＤＣ）又はランタニアドープされたセリア（ＬＤＣ）のうち少なくとも１つ；及びイットリア安定化したジルコニア（ＹＳＺ）又はスカンジア安定化したジルコニア（ＳｃＳＺ）のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。
【０００９】
本発明の一部の具現例によれば、燃料電池が提供される。前記燃料電池は、アノード、カソード、及び前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質を含んでいてもよく、前記アノードは、一般式ＮｉＯｘ−（ドープされたセリア）ｙ−（安定化したジルコニア）ｚを有する組成物を含み、ここでｘ、ｙ及びｚは、組成物の重量％であって、２５＜ｘ＜１００、２５＜ｙ＜１００及び０＜ｚ＝１−ｘ−ｙである。
【００１０】
本発明の一部の具現例によれば、燃料電池が提供される。燃料電池は、アノード、カソード、及び前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質を含んでいてもよい。アノードは、第２層と前記電解質との間に配置された第１層を含んでいてもよい。第１層は、一般式ＮｉＯｘ−（ドープされたセリア）ｙを有する組成物を含んでいてもよく、ここでｘ及びｙは、組成物の重量％であって、２５＜ｘ＜１００及び２５＜ｙ＜１００である。第２層は、一般式ＮｉＯｘ−（ドープされたセリア）ｙ−（安定化したジルコニア）ｚを有する組成物を含んでいてもよく、ここでｘ、ｙ及びｚは、組成物の重量％であって、２５＜ｘ＜１００、２５＜ｙ＜１００及び０＜ｚ＝１−ｘ−ｙである。
【００１１】
本発明の一部の具現例によれば、燃料電池が提供される。燃料電池は、アノード、カソード及び前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質を含んでいてもよい。前記アノードは、第１層、第２層及び第３層を含んでいてもよく、前記第１層は、前記第２層と前記電解質との間に配置されて、前記第２層は、前記第１層と前記第３層との間に配置される。各層は、一般式ＮｉＯｘ−（ドープされたセリア）ｙを有する組成物を含んでいてもよく、ここでｘ及びｙは、組成物の重量％であって、２５＜ｘ＜１００及び２５＜ｙ＜１００であり、それぞれ連続した層は、先行する層より多くのニッケルを含有する。
【００１２】
本発明の前記及び他の多くの利点は、特許請求の範囲、添付の図面及び下記の具現例の詳細な説明により、本発明が属する該分野の熟練者にとって明白である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一部の具現例による燃料電池の断面を示す。
【図２】本発明の一部の具現例によるアノード組成物の幾つの例に対する多孔度を示す。
【図３】多重酸化還元サイクル後の２種のアノード組成物に対する伝導度試験の結果を示す。
【図４】アノード伝導度（Ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）の関数としての燃料電池ＡＳＲ（Ｃｅｌｌ  ＡＳＲ）を示す。
【図５】本発明の一部の具現例による連続した酸化還元サイクル後のアノード組成物の伝導度を示す。
【００１４】
図面を参照すれば、本発明の一具現例による燃料電池システムの非制限的な例の一部様態が概略的に示される。図面には、本発明の具現例の様態同士の多様な特徴、構成要素、及びこれら同士の相互関係が示されている。
【００１５】
しかし、本発明は、提示されている特定の具現例に限定されず、構成要素、特徴、及びこれら同士の相互関係が図面に示されており、本願に記述されている。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
請求された本発明の目的及び利点は、添付の図面に係り、これの好ましい具現例の下記の詳細な説明により明らかになる。
【００１７】
本発明の一部の具現例による燃料電池の断面が図１に示されている。燃料電池１０は、カソード２、電解質４、アノード６及びアノード集電体８を含む。一部の具現例において、燃料電池１０は、相互連結部、多孔性アノード障壁、セラミック密封、化学的障壁、及びカソード集電体のような層（未図示）をさらに含んでいてもよい。アノード６とアノード集電体（ＡＣＣ）８の組み合わせ機能は、伝統的なアノード機能（例えば、燃料と酸化剤の化学的組み合わせ及び３相境界からの電子輸送）を行うものと見なされる。本願に用いられた「アノード」は、アノードの特定層に対する言及がない限り、前記伝統的なアノード機能を行う層又は層の組み合わせを称する。それぞれのアノード６及びアノード集電体８は、構成要素の位置及び他の燃料電池の構成要素に対する位置、及びそれぞれの構造及び物質組成の選択によって、その設計した機能を行うように最適化することができる。しかし、一部の具現例は、アノード機能を行う２つの組み合わせ層に限定されないで、任意の数の層を含んでいてもよい。一部の具現例は、単一層を用いてアノード機能を行う。
【００１８】
アノード６、アノード集電体８又は両方は、典型的にニッケル又はニッケル−金属合金を含み、安定化したジルコニア又はドープされたセリウム酸化物のようなイオン性相をさらに含んでいてもよい。安定化したジルコニアは、イットリア安定化したジルコニア（ＹＳＺ）及びスカンジア安定化したジルコニア（ＳｃＳＺ）を含んでいてもよく、前記ドープされたセリウム酸化物は、ＧＤＣ（ガドリニアドープされたセリア）を含んでいてもよい。
【００１９】
本発明の発明者は、アノードの多孔度がニッケルの酸化によって引き起こされたマイクロ構造の応力を制御するに重要な役割を果たすことを見つけた。結果として、アノードの多孔度を制御することが燃料電池の酸化還元耐性を向上させる効果的な方式である。本発明の一様態において、本発明者たちは、アノードの多孔度を制御するためにアノード組成物を選択できることを見つけた。
【００２０】
一部の具現例によれば、アノード組成物が提供される。アノードは、ニッケル又はニッケル−金属合金、イオン性相、及び第２のイオン性相であってもよい空隙−制御相を含む組成物で形成されてもよい。アノードを構成する物質を粉末状に混合した後、この混合物を塑性して、複合体アノードを形成することができる。イオン性相は、イットリア安定化したジルコニア（ＹＳＺ）、スカンジア安定化したジルコニア（ＳｃＳＺ）又は他の安定化したジルコニアのような安定化したジルコニアを含んでいてもよい。空隙−制御相は、ガドリニウムドープされたセリア（ＧＤＣ）、サマリアドープされたセリア（ＳＤＣ）、ランタニアドープされたセリア（ＬＤＣ）又は他の希土類元素ドープされたセリアのようなドープされたセリア酸化物を含んでいてもよい。たとえニッケルがこれら組成物から酸化されるとしても、ドープされたセリアと安定化したジルコニアの組み合わせは、ＮｉＯの形成によって引き起こされるアノードの体積増加を収容できるアノード構造を生成することができ、これによって、燃料電池の酸化還元耐性を改善することができる。
【００２１】
特に、アノード又はアノード層の多孔度は、本願に記載された組成物の各成分の重量％を選択することで制御することができる。図２は、本発明の一部の具現例によるアノード組成物の幾つの例の多孔度を測定したものである。それぞれの例示的なアノード組成物は、ＮｉＯ及びセラミックを含み、前記セラミックは、ＧＤＣ及び１０ＳｃＳＺを含む。それぞれのサンプルに対して、アノードは、６５重量％のＮｉＯ及び３５重量％のセラミックを含む。セラミック成分のうち、第１のサンプルは、９０：１０のＧＤＣ対１０ＳｃＳＺの重量％割合を含み、第２のサンプルは、５０：５０のＧＤＣ対１０ＳｃＳＺの重量％割合を含み、第３のサンプルは、１０：９０のＧＤＣ対１０ＳｃＳＺの重量％割合を含む。アノード組成物にＧＤＣを添加することで、アノード多孔度を第１のサンプルの場合、約１８％から、第２のサンプルの場合、約６％、及び第３のサンプルの場合、約０．５％まで制御することができる。図２によって立証されるように、アノードの多孔度は、他の空隙形成技術により利用可能なものより、さらに精緻かつ広い範囲の多孔度を有するアノード組成物の２種のイオン性成分の混合の割合を変化させることで、効果的に制御することができる。
【００２２】
アノードの多孔度は、アノードの酸化還元耐性及びアノードの電気伝導度両方に影響を及ぼす。図３は、多重酸化還元サイクル後のＮｉＯ−１０ＳｃＳＺ（６０−４０ｗｔ％）及びＮｉＯ−ＧＤＣ（６０−４０ｗｔ％）組成物のアノードのストリップ伝導度試験の結果を示す。分かるように、ＮｉＯ−１０ＳｃＳＺアノードは、約６５０Ｓ／ｃｍの初期伝導度を有し、７００Ｓ／ｃｍより大きい酸化還元サイクル後に伝導度が最高点を有する。しかし、ＮｉＯ−ＳｃＳＺアノードの伝導度は、連続した酸化還元サイクル後に急激に減少する。Ｎｉ−ＧＤＣアノードの初期伝導度は、約１００Ｓ／ｃｍであった。２回の酸化還元サイクル後に、Ｎｉ−ＧＤＣアノード伝導度は、約１７５Ｓ／ｃｍに増加した。組成物を試験した後に分析した結果、ＮｉＯ−ＳｃＳＺアノードは、稠密なマイクロ構造を有する反面、Ｎｉ−ＧＤＣアノードは、高いニッケル重量％（６０ｗｔ％）においても高い多孔度と低い伝導度を見せた。ＮｉＯ−１０ＳｃＳＺアノードは、酸化したニッケルの体積増加を収容することができず、アノードマイクロ構造に深刻な損傷をもたらす、より稠密なマイクロ構造によって伝導度が低下する。逆に、より高い多孔度のＮｉ−ＧＤＣアノードは、このような体積の増加を収容するが、アノードの全体伝導度を制限する。
【００２３】
電気伝導度は、特に、平面内電子伝導により平面内−直列型電子構造に対する燃料電池性能の重要なパラメーターである。図４は、アノード伝導度の電池ＡＳＲに対する影響を示す。示したように、電池ＡＳＲ（Ｃｅｌｌ  ＡＳＲ）は、アノード伝導度（Ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）が３００Ｓ／ｃｍ未満である場合、急激に増加する。上述したように、アノード伝導度は、電池多孔度によって影響を受ける。
【００２４】
本発明の一部の具現例によれば、増加した酸化還元耐性のためのアノード組成物が提供される。このような具現例は、前述したアノード機能を行う単一層アノード（ｓｉｎｇｌｅ  ｌａｙｅｒ  ａｎｏｄｅ）を用いることができる。アノード組成物は、一般式ＮｉＯｘ−（ドープされたセリア）ｙ−（安定化したジルコニア）ｚを有するＮｉＯｘ、ドープされたセリア、及び安定化したジルコニアを含んでいてもよく、ここで、２５重量％＜ｘ＜１００重量％、０重量％＜ｙ＜１００重量％及び０＜ｚ＝１−ｘ−ｙである。前記ドープされたセリア及び安定化したジルコニアは、上述した組成物を含んでいてもよい。ニッケルの含量は、活性３相境界を提供して、アノードに伝導性を付与するように選択される。好ましくは、ニッケルは、アノード組成物の５０〜７０重量％を占める。一部の具現例において、ドープされたセリアが１０〜４０重量％のアノードを含むことが好ましい。アノードの最適な組成は、アノードを形成するために用いられる粉末の大きさ及び特定のドーピング物質による。一部の具現例において、ｘ＝６５である。一部の具現例において、ｘ＝３１．５である。
【００２５】
図５は、連続した酸化還元サイクルを経たアノード組成物の本発明による具現例を示す。図５において試験したアノードの組成物は、ＮｉＯ−セラミックを６５−３５重量％割合で含み、このとき、前記セラミックは、９０重量％のＧＤＣ及び１０重量％のＳｃＳＺを含む。アノードは、２回の酸化還元サイクル（１及び２に表示される）を経ており、それぞれのサイクル後、アノードの伝導度を測定した。アノードの初期伝導度は、約５００Ｓ／ｃｍであった。前記伝導度は、一回目の酸化還元サイクル後、約６５０Ｓ／ｃｍに増加した。最後に、二回目の酸化還元サイクルは、約７００Ｓ／ｃｍに増加した。このような水準の伝導度は、燃料電池を作動するに足りるし、伝導度が増加すれば、このようなアノード組成物の酸化還元耐性が増加することを立証する。
【００２６】
本発明の一部の具現例によれば、増加した酸化還元耐性のためのアノード組成物が提供される。アノードは、上述したアノード機能を行う複数の層を含んでいてもよい。また、各層の組成物は、前記層の特定機能に対し、必要に応じて酸化還元耐性、伝導性及び３相境界活性の均衡を合わせるために選択される。一部の具現例において、アノードは、２つの層を含んでいてもよい。第１層は、電解質の側に配置されてもよく、３相境界形成を最適化して増加された酸化還元耐性に対して、より高い多孔度を有するように選択された組成物を有してもよい。一部の具現例において、第１層は、さらに高い多孔度のためジルコニアのないＮｉ−ＧＤＣを含んでいてもよく、一般式ＮｉＯｘ−ＧＤＣｙを有し、ここで、２５ｗｔ％＜ｘ＜１００ｗｔ％及び２５ｗｔ％＜ｙ＜１００ｗｔ％である。第２層は、主に電気伝導を支持することができ、より高いニッケルの含量を含んでいてもよく、一般式ＮｉＯｘ−ＧＤＣｙ−（ＹＳＺ又はＳｃＳＺ）ｚを有してもよく、ここで、２５ｗｔ％＜ｘ＜１００ｗｔ％、２５ｗｔ％＜ｙ＜１００ｗｔ％及び０＜ｚ＝１−ｘ−ｙである。一部の具現例において、第１層は、Ｎｉ−ＧＤＣに制限されるものではない。一部の具現例において、アノードは、第１層及び第２層に連続した層を含み、このとき、前記連続した層は、前記層と電解質との間の距離が増加するにつれてニッケルの含量が増加する、前記与えられた一般式に従うことができる。
【００２７】
一部の具現例において、アノードは、３つを超える層を含んでいてもよい。第１層は、電解質の側に配置されてもよく、一般式ＮｉＯｘ１−ＧＤＣｙ−（ＹＳＺ又はＳｃＳＺ）ｚを有してもよく、ここで、２５ｗｔ％＜ｘ１＜１００ｗｔ％、２５ｗｔ％＜ｙ＜１００ｗｔ％及び０＜ｚ＝１−ｘ１−ｙである。第２層は、第２層と電解質との間で第１層とともに配置することができ、一般式ＮｉＯｘ２−ＧＤＣｙ−（ＹＳＺ又はＳｃＳＺ）ｚを有してもよく、ここで、２５ｗｔ％＜ｘ２＜１００ｗｔ％、２５ｗｔ％＜ｙ＜１００ｗｔ％及び０＜ｚ＝１−ｘ２−ｙ（ここで、ｘ１＜ｘ２）である。第３層は、第３層と電解質との間で第２及び第１層とともに配置することができ、一般式ＮｉＯｘ３−ＧＤＣｙ−（ＹＳＺ又はＳｃＳＺ）ｚを有してもよく、ここで、２５ｗｔ％＜ｘ３＜１００ｗｔ％、２５ｗｔ％＜ｙ＜１００ｗｔ％及び０＜ｚ＝１−ｘ３−ｙ（ここで、ｘ２＜ｘ３）である。連続した層は、層と電解質との間の距離が増加するにつれてニッケルの含量が増加する、前記与えられた一般式に従うことができる。
【００２８】
本願に開示したように、アノードの組成物は、アノードの多孔度を制御し、酸化還元耐性を増加させながら、燃料電池の作動に足りる伝導度を提供するように選択することができる。本願に開示された技術は、他の技術より広い範囲の多孔度にかけてアノード多孔度のさらに向上した制御を提供する。多孔度を制御するため好適な組成物を選択することで、アノードの酸化還元耐性を増加させると、燃料電池及び支持システムの製造及び作動を単純化することができる。
【００２９】
本発明の好ましい具現例を記述したが、記述された具現例は、単に例示的なものであり、本発明の範疇は、本発明の精読により、該技術分野の熟練者にとって本質的に発生する全範囲の均等物、複数の変形例及び修正例に附合する添付の請求範囲のみによって定義すべきであることを理解しなければならない。
【図１】
2019519075.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019519075.tif 000007
【国際調査報告】
2019519075.tif 000008
2019519075.tif 000009
2019519075.tif 000010